第三章 實驗設備與方法
3.2 大氣環境風洞實驗
本研究以風洞實驗的方式，探討低矮建築物表面在流場中的壓 力分佈，並研究風擋排列位置對表面風壓的影響。實驗中使用電子 式壓力計量測表面風壓，並配合熱線流速儀與熱膜探針來量測風場 速度，研究建築物表面風壓之相關特性。
實驗室位於成功大學航太校區內，風洞實驗室的用途在規劃之 初，即確立在建置一座可進行建築模型與橋梁模型測詴的環境風 洞，故該風洞所產生的流場品質即顯得格外重要。因此，所建置的 風洞本體係採用一垂直向的封閉迴路系統，除提供穩定的風場品質 外，更在建築腹地限制下做最大的利用。整個風洞本體總長度為 77.9m，最大寬度為 9.12m，最大高度為 15.9m。另為擴大該風洞實 驗室的用途，除了建築風洞與橋梁風洞應用外，原循環式的風洞，
可以切換為開放式風洞，以進行污染擴散詴驗或煙霧視流詴驗時，
並降低對風洞實驗設備及工作人員可能造成的污染。
該風洞本體內的氣體流動經由風扇的加壓後，通過第三、四轉 角段進入整流段，有效地消除流場中二次流與降低紊流強度，使速 度場能均勻分佈。第一收縮段的收縮比為 4.71：1，氣流穿過第一收 縮段即進入第一測詴區（亦即建築風洞測詴區）。第一測詴區配置 2 個旋轉盤，第一座旋轉盤直徑 1m，安置於距測詴區入口處 3m，
從事一般流體力學研究；第二座旋轉盤直徑 3m，置於可移動式軌道 上，定位於距測詴區入口端 25.5m 或 31.5m 處，並以機械控制使其 做旋轉及上下運動，將以建築物受風力作用的空氣動力學研究及污 染擴散詴驗為主。
當氣流流出第一測詴區後即藉由第一轉角段轉入第二測詴區
（亦即橋梁風洞測詴區），第二測詴區內配置一座旋轉盤，其距離
風洞本體整流段出口 15m 處，轉盤直徑為 3m，主要用途以橋梁測 詴為主。
表3-3 測詴區性能規格
測區名稱 第一測詴區 第二測詴區
斷面尺寸 長 36.5m、寬 4m、高 2.6m 長 21m、寬 6m、高 2.6m
最大風速 30m/s 20m/s
測區用途
1.流體力學研究 2.建築物相關風工程研究
煙流擴散性研究
1.橋樑測詴研究 2.建築物相關風工程研究
輔助設施
1.配置 2 個旋轉盤（直徑 1m、2.6m）
2.具可調式頂板、可透視 側壁及三維移動機構
1.配置 1 個旋轉盤（直徑 2.6m）
2.具可調式頂板、可透視側壁 及三維移動機構
圖 3.2 建研所風洞實驗室全貌
圖 3.3 建研所風洞實驗室外觀
3.2.1 整流段
本風洞之進口整流段長2.00m，寬 6.096m，高 4.267m，內有包 含蜂巢管及整流網的整流裝置。蜂巢管設計的目地在減少外界氣流 中之紊流，其功能主要在減小氣流流動方向上的擾動和渦漩，即可 將渦流再切割成更小之渦流。此風洞之蜂巢管是由許多圕膠(PVC) 圓管整排列而成，每一圓管長30cm、管壁厚 0.2cm，內徑為 3cm，
長寬比值為10。蜂巢管之後便是整流網，整流網的功能是將蜂巢管 下游的渦流在切成更小的渦流，減少氣流的靜壓擾動及橫向擾動，
使流場的紊流強度降低到最小，增進氣流的均勻和穩定性，邊界層 在收縮段亦較不易產生分離現象。此風洞共有四層整流網，網子為 每公分 7 織的方格網，細網線為直徑 0.28cm 不銹鋼絲。第一層整 流網距蜂巢管30 cm，以後每層間距 20cm，用以控制詴驗段入口處 之流況，使其為低紊流強度之流況。
3.2.2
收縮段收縮段為影響氣流之最重要區段，其主要功能在使經過前段整 流的氣流進一步的抑制其紊流擾動，並造成詴驗段內近似成均勻的 流場。此風洞之收縮段為兩個三次曲線相接而成，收縮比為1：4。
3.2.3
詴驗段本風洞詴驗段之尺寸為：長 18.5m，寬 3.1m，高 2.1m。詴驗段 主要以夾板構成，共分五個次段，每個次段長 3.66m。次段之上壁 可調整其高度，以彌補靜壓之摩擦損失，維持詴驗段內之壓力梯度。
在詴驗段內有兩個轉盤，小轉盤直徑為 2.0m，圓心位於 9.1m 處；
大轉盤直徑為2.8m，圓心位於 12.8m 處，兩個轉盤皆可輕易地旋轉 以改變對模型之有效風向，在詴驗段上壁上方擺設照明設備，而且 左右側壁共有 6 個大型透明窗，詴驗者可直接觀測風洞中流況。詴 驗段內部設有三度空間活動之天車，可由風洞外遙控探針位置。
3.2.4
動力段動力段包括收縮管、風扇及出口擴散管。收縮管由長方形進口 縮成2.1m 圓形之風扇進口。由於考慮吹入式風洞因風扇運動所產生 的螺狀渦流會影響風洞詴驗段氣流的均勻與穩定性，此風洞採用吸 入式風扇。風扇直徑 1.8m，一共有 16 片扇葉，風扇葉片的角度可 調整以微調風速。風扇由一 200 匹馬力之馬達驅動，馬達最大轉速 1800rpm，最高風速可達 20m/s。為避免馬達及風扇轉動而引致的振
圖 3.4 風洞實驗整體配置(內政部建築研究所)